艦載無人機(jī)雙機(jī)無源偵察定位策略

譚安勝,朱青松

(海軍大連艦艇學(xué)院,遼寧大連　116018)

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艦載無人機(jī)雙機(jī)無源偵察定位策略

譚安勝,朱青松

(海軍大連艦艇學(xué)院,遼寧大連116018)

針對驅(qū)護(hù)艦編隊(duì)作戰(zhàn)中使用艦載無人機(jī)進(jìn)行雙機(jī)無源偵察定位時(shí),搜索力如何進(jìn)行優(yōu)化配置的問題,基于艦載無人機(jī)雙機(jī)無源定位有效區(qū)分析模型,在對艦載無人機(jī)雙機(jī)無源偵察定位策略選擇依據(jù)分析的基礎(chǔ)上,提出了艦載無人機(jī)雙機(jī)定基線無源偵察定位策略和雙機(jī)變基線無源偵察定位策略,并給出了三種實(shí)用的機(jī)動(dòng)偵察定位方式。

艦載無人機(jī);雙機(jī)無源偵察;無源偵察定位策略

水面艦艇編隊(duì)海上作戰(zhàn)的實(shí)時(shí)指揮、協(xié)調(diào)以及武器裝備的控制均離不開雷達(dá)探測和通信。采用有效的電子偵察手段,及時(shí)了解和掌握敵方的電子設(shè)備體制、技術(shù)參數(shù),并對其實(shí)施有效的干擾,壓制其對作戰(zhàn)兵力和武器的控制,削弱和破壞其作戰(zhàn)行動(dòng),對于取得作戰(zhàn)優(yōu)勢,奪取戰(zhàn)斗勝利,減少損失具有重要意義[1-2]。由于受地球曲率的影響,艦載電子偵察設(shè)備的使用受到一定限制,偵察平臺升空有較大的升空增益。艦載無人機(jī)作為電子偵察的平臺具有獨(dú)特的優(yōu)點(diǎn)。因此,使用艦載無人機(jī)對于艦艇編隊(duì)電磁輻射監(jiān)視、早期預(yù)警、目標(biāo)識別、目標(biāo)定位以及電子情報(bào)偵察都具有重要意義。艦載無人機(jī)通常配備通信偵察識別、雷達(dá)偵察監(jiān)視、雷達(dá)偵察識別等多種電子偵察載荷,其中最重要的功能就是對輻射源目標(biāo)進(jìn)行無源定位,為水面艦艇編隊(duì)對海攻擊提供遠(yuǎn)程目標(biāo)指示。本文在文獻(xiàn)[3]艦載無人機(jī)雙機(jī)無源定位有效區(qū)分析模型的基礎(chǔ)上,就艦載無人機(jī)掛載電子偵察載荷對敵海上艦艇編隊(duì)進(jìn)行雙機(jī)無源偵察定位的策略問題進(jìn)行探討。

1　艦載無人機(jī)雙機(jī)無源定位有效區(qū)

根據(jù)文獻(xiàn)[3]可知,當(dāng)兩架掛載相同電子偵查載荷(該電子偵查載荷的精測向區(qū)在無人機(jī)機(jī)身兩側(cè)各ω范圍內(nèi))的艦載無人機(jī)U1、U2,以基線D在給定高度成單縱隊(duì)等速直線飛行時(shí),若分別以U1、U2為圓心,基線D為半徑,畫弧交于O點(diǎn)。以O(shè)點(diǎn)為圓心,以基線D為半徑畫圓,則圓O稱為“可定位圓”,圓O中陰影部分即為雙機(jī)“可定位區(qū)”,如圖1所示。當(dāng)輻射源目標(biāo)處于該區(qū)域內(nèi)時(shí),無人機(jī)可對其進(jìn)行有效定位;當(dāng)輻射源目標(biāo)不在該區(qū)域內(nèi)時(shí),無人機(jī)無法對其進(jìn)行定位或定位效果較差。

圖1　無人機(jī)雙機(jī)有效精定位區(qū)

在上述條件下,雙機(jī)無源定位有效區(qū)隨著基線D的增加,先增大后減小,即不同的基線長度對應(yīng)不同的無源定位有效區(qū)。顯然,雙機(jī)無源定位有效區(qū)與目標(biāo)分布區(qū)之間的匹配程度,是保證艦載無人機(jī)雙機(jī)無源偵察定位效果的關(guān)鍵,這種匹配程度與艦載無人機(jī)的機(jī)動(dòng)策略有關(guān)。

2　雙機(jī)無源偵察定位策略選擇依據(jù)

艦載無人機(jī)雙機(jī)無源偵察定位策略確定與選擇的依據(jù)是：對輻射源目標(biāo)測向定位的成功率最大?；谖墨I(xiàn)[3]構(gòu)建的雙機(jī)有效精定位區(qū)模型,這一依據(jù)可具體描述為:

1)當(dāng)已知目標(biāo)分布區(qū)時(shí),艦載無人機(jī)在機(jī)動(dòng)偵察飛行過程中,能始終保持目標(biāo)分布區(qū)在雙機(jī)有效精定位區(qū)內(nèi);

2)當(dāng)已知我艦艇編隊(duì)威脅方向時(shí),艦載無人機(jī)在機(jī)動(dòng)偵察飛行過程中,能始終保持雙機(jī)有效精定位區(qū)覆蓋威脅扇面及目標(biāo)可能分布縱深。

本文針對精測向區(qū)在機(jī)身兩側(cè)ω范圍內(nèi)的艦載無人機(jī),提出雙機(jī)定基線和變基線兩種無源偵察定位策略。

3　雙機(jī)定基線無源偵察定位策略

艦載無人機(jī)雙機(jī)定基線無源偵察定位策略,是指在偵察定位過程中,兩架艦載無人機(jī)之間的距離(即基線D)保持不變,等高等速同步往返飛行。有兩種隊(duì)形可供選擇：一是單縱隊(duì),如圖2(a)所示;二是方位隊(duì),如圖2(b)所示。

圖2　雙機(jī)定基線偵察定位策略

當(dāng)兩架艦載無人機(jī)采用方位隊(duì)時(shí),雙機(jī)基線與速度矢量不在同一鉛垂面內(nèi)。以基線D為y軸，設(shè)艦載無人機(jī)U1、U2的航向線與y軸(基線)的夾角為φ0,顯然有效精定位區(qū)的大小與φ0有關(guān)。如圖2(b)所示。此時(shí),有效精定位區(qū)偏離基線的中垂線,定位性能下降,同時(shí)有效精定位區(qū)面積顯著減小。所以,雙機(jī)定基線協(xié)同無源偵察定位時(shí),不易采用方位隊(duì)配置,而應(yīng)采用單縱隊(duì)配置。

當(dāng)采用單縱隊(duì)配置時(shí),始終將目標(biāo)分布區(qū)陷于雙機(jī)有效精定位區(qū)內(nèi),當(dāng)目標(biāo)分布區(qū)即將離開雙機(jī)有效精定位區(qū)時(shí),雙機(jī)同時(shí)轉(zhuǎn)向180°。這種方式適用于目標(biāo)分布區(qū)不大于雙機(jī)有效精定位區(qū)的情況。

4　雙機(jī)變基線無源偵察定位策略

艦載無人機(jī)雙機(jī)變基線無源偵察定位策略,是指在偵察定位過程中,兩架艦載無人機(jī)之間的距離(即基線D)不斷變化,等高等速飛行。有兩種機(jī)動(dòng)偵察定位方式可供選擇：一是“線式”機(jī)動(dòng)偵察定位方式,如圖3所示;二是“八字”機(jī)動(dòng)偵察定位方式,如圖4所示。

圖3　雙機(jī)變基線線式機(jī)動(dòng)偵察定位方式

圖4　雙機(jī)變基線八字機(jī)動(dòng)偵察定位方式

4.1線式機(jī)動(dòng)偵察定位方式

當(dāng)采用變基線線式機(jī)動(dòng)偵察定位方式時(shí),兩架艦載無人機(jī)分別在U11、U21初始就位點(diǎn)就位,形成初始基線D0,然后向左右飛行一定時(shí)間分別到達(dá)U12、U22點(diǎn)形成終止基線Dn,各自轉(zhuǎn)向180°向初始就位點(diǎn)飛行。往返機(jī)動(dòng)偵察定位飛行過程中可以同步也可以不同步。在機(jī)動(dòng)偵察定位飛行過程中,應(yīng)始終保持將目標(biāo)分布區(qū)陷于雙機(jī)有效精定位區(qū)內(nèi),如圖3中由基線D0和Dn形成的有效精定位區(qū)重疊部分。這種機(jī)動(dòng)偵察定位方式即適用于已知目標(biāo)分布區(qū)大小的情況,亦適用于目標(biāo)分布區(qū)大小不十分確定情況下的擴(kuò)展偵察,或在編隊(duì)威脅方向上的擴(kuò)展偵察。

如果目標(biāo)分布區(qū)的橫向?qū)挾冗^大,雙機(jī)有效精定位區(qū)在橫向上無法有效覆蓋,可以采用三機(jī)或多機(jī)編隊(duì)的方式解決。

4.2八字機(jī)動(dòng)偵察定位方式

當(dāng)采用變基線八字機(jī)動(dòng)偵察定位方式時(shí),兩架艦載無人機(jī)分別在U11、U21初始就位點(diǎn)就位,形成初始基線D0,然后分別以與基線的夾角為φ0(φ0<(π-ω)/2)的航向直線飛行一定時(shí)間到達(dá)U12、U22點(diǎn)形成終止基線Dn,各自轉(zhuǎn)向180°向初始就位點(diǎn)飛行,如圖3。兩架艦載無人機(jī)在往返機(jī)動(dòng)偵察定位飛行過程中應(yīng)保持同步。這種機(jī)動(dòng)偵察定位方式即適用于已知目標(biāo)分布區(qū)的情況,更適用于已知目標(biāo)威脅方向,但目標(biāo)分布區(qū)縱深不確定的情況。

當(dāng)目標(biāo)分布區(qū)已知時(shí),將基線的垂直平分線通過目標(biāo)分布中心,在八字機(jī)動(dòng)偵察定位飛行過程中,應(yīng)始終保持將目標(biāo)分布區(qū)陷于雙機(jī)有效精定位區(qū)內(nèi)。如圖4中由基線D0和Dn形成的有效精定位區(qū)重疊部分。

5　結(jié)束語

本文在文獻(xiàn)[3]艦載無人機(jī)雙機(jī)無源定位有效區(qū)分析模型的基礎(chǔ)上,提出了艦載無人機(jī)雙機(jī)定基線和變基線無源偵察定位策略,具有很強(qiáng)的戰(zhàn)場環(huán)境適應(yīng)性,實(shí)際使用中便于操作,效率較高,具有一定的理論與現(xiàn)實(shí)意義。另外,基于雙機(jī)有效精定位區(qū)最大內(nèi)接矩形的雙機(jī)無源偵察定位策略也是一種不錯(cuò)的選擇。

[1]王紅星,曹建平.通信偵察與干擾技術(shù)[M].北京:國防工業(yè)出版社,2005.

[2]譚安勝.水面艦艇編隊(duì)作戰(zhàn)運(yùn)籌分析[M].北京：國防工業(yè)出版社,2009.

[3]譚安勝,朱青松,王新為，等.艦載無人機(jī)雙機(jī)無源定位有效區(qū)分析模型[J].電光與控制,2015,22(9)：1-8.

[4]朱青松,譚安勝,王新為，等.艦載無人機(jī)雙機(jī)無源定位機(jī)理與戰(zhàn)術(shù)運(yùn)用分析[J].電光與控制,2015,22(8)：23-28.

The Passive Reconnaissance Location Tactic of Dual-UAV

TAN An-sheng,ZHU Qing-song

(Dalian Naval Academy,Dalian 116018,China)

Aimming at the problem of how to optimize searcher’s deployment upon the passive reconnaissance location of dual-UAV on the warfare of the destroyer and frigate formation,based on the analysis model of dual-UAV passive locating effective area,after analyzing the choice basis of the passive reconnaissance location tactic of dual-UAV,the passive reconnaissance location tactic of shipborne dual-UVA’s fixed baseline and mutative baseline is proposed,and three mobile reconnaissance location manners are presented.

shipborne UAV; passive reconnaissance of dual-UAV; tactic of passive reconnaissance location

1673-3819(2016)05-0052-03

2016-07-12

2016-08-10

譚安勝(1963-),男,山東榮成人,博士,教授,博士生導(dǎo)師,研究方向?yàn)檐娛逻\(yùn)籌、作戰(zhàn)指揮和艦載武器作戰(zhàn)使用。

朱青松(1986-),男,碩士研究生。

E911；TN97

ADOI:10.3969/j.issn.1673-3819.2016.05.010